从上海石化取得技术突破，再谈大丝束碳纤维！
近期小编看到中国石化上海石化股份公司突破48K大丝束碳纤维的消息，跟各位简单分享一些信息。
先看看这则消息的大致内容：
上海石化大丝束碳纤维技术“破炉而出”填补国内空白跻身国际先进
中新网上海7月24日电 (申海 李佳佳)经过聚合、纺丝、牵伸“热身”，再入氧化碳化“炉烤”，48K(K指的是1000，48K就是48000，就是一个喷头同时可以喷出48000根丝)大丝束碳纤维一身黑亮，“破炉而出”——中国石化上海石化股份公司的此项“PAN(聚丙烯腈)基大丝束原丝及碳纤维技术及工艺包开发”项目，日前通过中国石化组织的中国国内权威专家组鉴定，大丝束整体技术达到国际先进水平。
上海石化大丝束碳纤维技术“破炉而出”，填补国内空白跻身国际先进。（上海石化 供图）
在碳纤维行业内，通常将每束碳纤维根数大于48000根(简称48K)的称为大丝束碳纤维。目前，中国国内每束碳纤维基本处于1000根(1K)～12000根(12K)之间，称为小丝束。48K大丝束最大的优势，就是在相同的生产条件下，可大幅度提高碳纤维单线产能和质量性能，并实现生产低成本化，从而打破碳纤维高昂价格带来的应用局限。
2016年5月，上海石化开展碳纤维48K大丝束原丝工业化研究试验。2018年1月，成功开发了大丝束碳纤维的聚合、纺丝、氧化炭化工艺技术，形成了千吨级PAN基48K大丝束碳纤维成套技术工艺包的技术基础。3月份，成功试制出了国内真正意义上的48K大丝束碳纤维，并贯通工艺全流程。据测试，48K大丝束原丝经过氧化炭化成48K碳纤维大丝束后，单丝强度达到高性能。这为上阶段通用级碳纤维(小丝束+大丝束)的技术升级，以及高性能碳纤维的生产，打下了坚实的基础。
中国石化上海石化股份公司的“PAN（聚丙烯腈）基大丝束原丝及碳纤维技术及工艺包开发”项目，日前通过中国石化组织的中国国内权威专家组鉴定，大丝束整体技术达到国际先进水平。（上海石化 供图）
据上海石化腈纶部总工程师黄翔宇介绍，从12K小丝束到48K大丝束，并不是把喷丝口数量从1.2万个放大到4.8万个这么简单，中间要走过一条十分艰难的攻关之路，这需要深厚的科研理论作指导，丰富的实践经验作支撑，才能解决很多关键的技术难点，而上海石化经过10年磨一剑，创造了这一条件。可以说，从12K到48K的成功突破，标志着上海石化碳纤维技术从量变到质变的飞跃，不仅填补了国内空白，而且达到了国际先进水平，这将对“上海智造”工业产生巨大的推动作用。
随着48K大丝束碳纤维的面世，上海石化碳纤维技术有了支撑产业发展的强大动力，迎来更加广阔的应用前景，这里不再赘述新闻。
以上消息来自中新闻，仅供参考！
其实碳纤维自诞生之初，是同步发展过大丝束技术的，怎奈当初碳纤维主要应用到军工领域，大丝束还很难满足需要，所以国内集中研究了小丝束。随着行业的发展及需求的增加，高质量，高性价比的大丝束碳纤维可谓呼之欲出！
小编在以往的分享中提到：
碳纤维复合材料没有得到市场的广泛认可，归根到底还是整体成本的问题，如何有效降低整个过程中的材料成本、生产成本及维修成本是取得市场认可的王道，这是小目标，也是大目标。原材料占据复合材料整体成本的50% 左右，目前有效的解决方法是发展大丝束碳纤维和新型碳纤维.
低成本大丝束碳纤维的应用是发展低成本复合材料技术研究的重要内容。据相关数据显示，在小丝束碳纤维市场上，日本企业所占有的市场份额占到全球产能的49%；在大丝束碳纤维市场上，日本企业所拥有市场份额占到全球产能的52%，美国企业所拥有的市场份额占全球产能的24%，日美两国合计拥有全球76%的大丝束碳纤维生产能力，处于明显的主导地位。
一般48K以上的碳纤维才称为大丝束碳纤维，有时候国内把24K也归为大丝束，主要应用在工业领域，如汽车、轨道交通、风电叶片、能源建筑和体育用品等，预计未来几年需求增速每年将超过16%以上，到2020年，全球需求预计将达到15万吨以上，中国将达到7.7万吨以上。
卓尔泰克大丝束碳纤维
相对于小丝束碳纤维，大丝束碳纤维有很多特点：
（1）碳纤维的原丝采用民用聚丙烯腈丝
制备碳纤维的关键是碳纤维原丝，原丝性能的好坏关系到制备的碳纤维性能的好坏。日本东丽、东邦公司以及美国的海克赛尔公司不但不转让制备小丝束碳纤维原丝的技术，也都不出售其产品。而制备大丝束碳纤维的原丝属于民用聚丙烯腈丝（即腈纶丝）范畴，可以在国外商品市场自由购买，不受任何限制。制备小丝束碳纤维的原丝价格是民用聚丙烯腈原丝价格的4倍。
（2）低价格、高性能
民用聚丙烯腈原丝是制备大丝束碳纤维的原丝，通常原丝价格约为制备碳纤维成本的 60%左右，因此，大丝束碳纤维的售价可以控制到小丝束碳纤维的50%-60%左右。市场上的一些大丝束碳纤维主要性能已经接近甚至超过了部分小丝束碳纤维。以下是美国卓尔泰克公司（已被收购）的大丝束碳纤维PAN-EX35的拉伸强度和拉伸模量，参数上都超过日本东丽公司小丝束T300，而它的价格相对较低。
表1 PANEX35 大丝束与小丝束 T300 性能比较
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性能 |
PANEX35 |
T300 |
|
拉伸强度/MPa |
3800 |
3530 |
|
拉伸模量/GPa |
242 |
230 |
|
密度/g·cm-3 |
1.81 |
1.76 |
值得注意的是
大丝束碳纤维应用存在很多技术问题，主要是展纱的工艺和效果。
相对于小丝束而言，大丝束纤维聚积，展纱效果不好，纱片难以均匀浸润，纱片厚度和质量很难达到产品结构设计的要求; 在展纱过程中经常出现纱毛，导致乱纱和断纱，影响生产效率和产品外观，材料性能得不到有效转换，产品性能不稳定。
可从两方面入手，一是改进展纱浸润设备，使大丝束碳纤维本身充分展开，利于浸润和成型; 二是从浸渍树脂体系上进行研究，改善体系粘度和大丝束碳纤维相容性，使大丝束碳纤维得到更好的浸润。
在大丝束碳纤维缠绕应用方面，美国卓尔泰克公司所属的Entec公司对现有缠绕机展纱浸润过程进行了系统的研究，用最低成本解决方案使现有缠绕机能够很好的使用低成本大丝束碳纤维，消除了顾客的顾虑。该团队从缠绕机的纤维纱架、浸前展纱、浸润胶槽和绕丝头等几个部分系统进行了研究和测试。
国内外针对大丝束碳纤维产业化应用的预浸设备和缠绕设备进行了设计和改造，目前研究大丝束碳纤维展开的主要方法有机械法和声波法。
天津海天长丰科技开发有限公司发明的大丝束碳纤维薄层化处理装置利用花轴带动大丝束作上下交替振动将移动的大丝束薄层化。
常州市润源经编机械有限公司发明的结构简单、成本低廉的大丝束碳纤维扩展装置，利用相切设置的加热辊筒拓展大丝束碳纤维。拓展后的碳纤维制成的制品厚度小、纤维利用率高，使碳纤维的优良性能得到了充分发挥。
上海晋飞日精复合材料有限公司发明了低成本高性能大丝束碳纤维展开装置。利用超声波扩纤法对大丝束碳纤维在预展纱装置和主展纱装置上2次展纱，能有效将大丝束纤维展开。
蓝星( 北京) 化工机械有限公司发明超声波胶槽、大丝束碳纤维制造复合芯线的设备及方法。通过调整胶槽外的超声波的强度和作用时间使大丝束碳纤维物理开纤，达到理想的浸润效果。
2016年10月12日吉林化纤集团1.2万吨大丝束碳纤维项目开工，致力打造“中国碳谷”。吉林化纤集团公司立足发展“低成本、大丝束、工业级”碳纤维产业，与浙江精功集团有限公司、绍兴众富控股有限公司共同出资组建公司并合作建设的项目，也是吉林省政府与中国建材集团公司成功签订战略合作框架协议后，正式动工建设的第一个项目。项目规划用地12.5万平方米，总投资18亿元，拟建6条2000吨/年大丝束碳纤维生产线，最终形成年产1.2万吨大丝束碳纤维的生产规模。项目建成投产后，年均可实现销售收入13亿元，实现利润1.98亿元，上缴税金1.45亿元。此次开工建设的为一期2000吨/年大丝束碳纤维生产线，计划于2017年10月1日建成投产，后期我们还会持续关注。
吉林化纤集团公司拥有国内最大的碳纤维原丝生产线，可生产1K、3K、6K、12K、24K、48K等聚丙烯腈基碳纤维原丝、碳丝及其相关制品，产品等级稳定在 T400 级水平以上，碳纤维原丝年产能达到8000吨，现正在扩建碳纤维原丝生产线，建成后碳纤维原丝产能将突破10000吨。
1.2万吨大丝束碳纤维项目开工
其实，上海石化自2016年5月起对碳纤维48K大丝束的原丝工业化进行了独立研究与试验。今年1月起，该公司联合上海石油化工研究院对制备的原丝进行氧化炭化试验，最终实现了从48K大丝束原丝到48K碳纤维大丝束的成功试制。其实本次研究的突破足可以称得上是里程碑式的，其中一点就是打破目前国内现有的由1K—12K小丝束组合而成的大丝束碳纤维。相信之后中国大丝束碳纤维的开发会迎来新的局面！
附国内外主要做大丝束碳纤维的公司（部分）
国外
1 德国SGL公司
2 美国ZOLTEK公司（已被日本东丽公司收购）
3 美国AKZO公司
4 美国Aldila公司
5 英国Courtaulds 公司
6 日本三菱丽阳
7 美国氰特（Cytec）公司
8 德国Dralon GmbH公司
9 印度Kemrock公司
中国
1 台湾塑胶工业股份有限公司
2 蓝星纤维有限公司
3 吉林化纤集团有限责任公司
4上海石化